基于FAGOR CNC8070數(shù)控系統(tǒng)的砂輪擺動磨削實現(xiàn)*

付曉燕 張國海 屈 丹 姚博世

（①陜西漢江機(jī)床有限公司漢江螺紋磨床研究所，陜西漢中 723003;②陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西漢中 723003）

基于FAGOR CNC8070數(shù)控系統(tǒng)的砂輪擺動磨削實現(xiàn)*

付曉燕①張國海②屈 丹①姚博世①

（①陜西漢江機(jī)床有限公司漢江螺紋磨床研究所，陜西漢中 723003;②陜西理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，陜西漢中 723003）

采用FAGOR CNC8070數(shù)控系統(tǒng)對2MZK7150全自動可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床進(jìn)行擺動磨削控制，從擺動磨削的工藝流程、CNC側(cè)的參數(shù)設(shè)置、PLC編程、NC編程4個方面闡述了擺動磨削的方法。實踐證明，該系統(tǒng)簡便、可靠地實現(xiàn)了砂輪擺動磨削功能，而且改善了磨削刀片周邊的表面粗糙度和直線度。與傳統(tǒng)實現(xiàn)擺動功能的方法相比較，該方法大大提高了刀片磨床的柔性、簡化了機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)編程簡單、精度高、參數(shù)調(diào)整簡單方便、運行穩(wěn)定可靠等特點，有很好的實用價值。

刀片磨床 周邊磨削 擺動磨削 FAGOR CNC 8070 PLC

隨著先進(jìn)制造技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械制造行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，性能和精度要求亦日趨提高，其數(shù)控加工內(nèi)容也更加復(fù)雜［1］。目前國內(nèi)加工高精度可轉(zhuǎn)位刀片只能依賴進(jìn)口設(shè)備，但價格非常昂貴［2］。因此，研制可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床對提高我國切削加工水平具有重要意義［3］。本公司成功開發(fā)出了主要用于硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位刀片磨削加工的數(shù)控刀片磨床，該機(jī)床的突出特點是一機(jī)多用，通過一次裝夾，即可完成刀片四周的平面、曲面、斜面的磨削加工，從而解決了必須依靠多臺機(jī)床、多次裝夾造成生產(chǎn)工序復(fù)雜、效率低下、產(chǎn)品品質(zhì)不高的磨削難題［4］。為進(jìn)一步滿足市場和客戶的需要，基于以前研發(fā)基礎(chǔ)，公司又成功開發(fā)了2MZK7150全自動可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床，該機(jī)床是一種主要用于特殊材料刀片周邊磨削加工的新型專用設(shè)備。利用該設(shè)備磨削刀片周邊及后角時，為進(jìn)一步改善磨削刀片周邊的粗糙度和直線度，在進(jìn)給磨削的過程中，經(jīng)常需要砂輪實現(xiàn)擺動磨削。擺動磨削是指磨削時砂輪除磨削進(jìn)給運動外，還需沿著Y軸作往復(fù)振蕩運動［5］。

FAGOR CNC8070系統(tǒng)是西班牙FAGOR公司目前最高端的數(shù)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)提供了豐富的面向用戶開放的獨立軸功能［6］。本文基于FAGOR CNC8070數(shù)控系統(tǒng)的G代碼和用戶通用全局變量，利用高級流控制語句在NC和PLC語句之間實現(xiàn)關(guān)鍵標(biāo)志位的讀寫，通過NC、PLC數(shù)據(jù)信息的交換和數(shù)控系統(tǒng)的硬件獨立軸功能，共同實現(xiàn)擺動磨削專用命令定制;經(jīng)過對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行必要的參數(shù)設(shè)置后，編制NC程序控制西門子直線電動機(jī)，簡便、可靠地實現(xiàn)了砂輪擺動磨削功能。

1 驅(qū)動原理

2MZK7150全自動可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床拋棄傳統(tǒng)的帶有中間機(jī)械傳動部件（如滾珠絲杠等）驅(qū)動原理，采用FAGOR CNC8070系統(tǒng)的模擬輸出模塊和計數(shù)器模塊，控制西門子直線電動機(jī)實現(xiàn)直接驅(qū)動。驅(qū)動力直接傳遞，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。具有很好的動態(tài)性能，而且沒有過沖。為更好地描述擺動磨削的工藝流程，定義了在擺動磨削過程中Y軸的幾個變量。

（1）擺動起始點：Y軸進(jìn)給到磨削位后停止的位置，一般設(shè)置在工件的邊緣，基本動作為Y軸以快速進(jìn)給速度到達(dá)擺動起始點后開始進(jìn)行往復(fù)運動。（2）擺動幅值：正向（負(fù)向）擺動的最大距離。（3）擺動頻率：每秒鐘Y軸往復(fù)的次數(shù)。

2 FAGOR 8070數(shù)控系統(tǒng)概述

作為最新一代數(shù)控系統(tǒng)，F(xiàn)AGOR 8070是FAGOR經(jīng)驗與全球工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)PC機(jī)相結(jié)合的產(chǎn)物，是高性能、高速度、多通道、柔性化的CNC系統(tǒng)。其可以控制多達(dá)28個進(jìn)給軸和4個主軸，具有4個執(zhí)行通道，4種不同類型的操作可以同時進(jìn)行。作為基于工業(yè)PC機(jī)的數(shù)控系統(tǒng)，它可以很方便地集成第三方應(yīng)用軟件完善或替換數(shù)控系統(tǒng)自帶的編程器，使得操作者能夠更方便地進(jìn)行工件加工和編程。在8070的每一種操作模式中，都可以選到最貼切的數(shù)據(jù)界面，甚至可以由用戶定制一個全新的只包含所需數(shù)據(jù)的用戶界面。其開放的結(jié)構(gòu)非常便于用戶添加自已的加工循環(huán)及應(yīng)用軟件。它將所有與加工無關(guān)的輔助運動定義為獨立軸，與獨立軸相關(guān)的運動可以獨立執(zhí)行，而不會中斷工件的加工。

3 砂輪擺動磨削實現(xiàn)

3.1 NC 參數(shù)設(shè)置

正確合理地設(shè)置系統(tǒng)NC參數(shù)是實現(xiàn)擺動磨削功能的基礎(chǔ)。首先，需設(shè)置系統(tǒng)通用參數(shù)中的通道類型（CHTYPE）為CNC+PLC。其次，用G180 F××Y××激活擺動功能，F(xiàn)為頻率（單位：Hz），Y為振幅（單位：mm），負(fù)值代表開始向負(fù)向運動。用G181指令取消Y軸擺動功能。在通道參數(shù)的子程序表（SUBTABLE）中指定G180和G181的子程序。程序路徑分別為：

SUBTABLESUB180=C：CNC8070MTBSUBSUB_G180.NC

SUBTABLESUB181=C：CNC8070MTBSUBSUB_G181.NC

不同型號的加工工件要求不同的擺動幅度和擺動頻率，選擇全局變量 P104、P105、P106分別用于設(shè)置擺動幅值、擺動頻率、擺動起始點。這樣，操作者就能根據(jù)加工的要求方便地調(diào)整擺動幅度和擺動頻率值。G180程序流程見圖1，編制的程序如下。

3.2 PLC擺動磨削程序

PLC讀取CNC界面中設(shè)置的有關(guān)擺動磨削變量P104、P105和P106，并執(zhí)行擺動功能，要靠PLC和NC之間的信息傳遞來實現(xiàn)。在FAGOR 8070系統(tǒng)下實現(xiàn)擺動磨削的PLC程序流程見圖2，程序如下。

3.3 NC擺動磨削程序

CNC數(shù)控機(jī)床的加工控制是由使用它的工藝人員、操作人員來控制的，其用戶接口就是數(shù)控加工程序。人們要利用數(shù)控機(jī)床完成高速度、高精度、高效率的工件加工，就必須編制合理的數(shù)控加工程序（手工或利用軟件編制）、調(diào)整機(jī)床等基本操作。結(jié)合NC參數(shù)設(shè)置及定義G指令，以及PLC程序?qū)崿F(xiàn)的信息交換，根據(jù)磨床的加工工藝，磨削過程中實現(xiàn)砂輪擺動磨削的NC流程見圖3，編制的NC程序如下。與實現(xiàn)擺動磨削無關(guān)的NC程序不再贅述。

在調(diào)試的過程中發(fā)現(xiàn)，由于倍率不同Y軸振蕩后停止的位置是未知的，即使要求Y軸回到一個絕對的位置，系統(tǒng)所顯示的剩余路程也不為0。后來加G74 Y4很好地解決此問題。

4 結(jié)語

實際應(yīng)用表明，本文所述控制方法簡便、可靠地實現(xiàn)了砂輪擺動磨削功能。與傳統(tǒng)的實現(xiàn)擺動功能的方法（如靠偏心輪等機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)或液壓系統(tǒng)）相比較，該方法大大提高了機(jī)床的柔性、簡化了機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有系統(tǒng)編程簡單、加工精度高、擺動頻率和幅值調(diào)整簡單方便、運行穩(wěn)定可靠等特點，有很好的實用價值。

［1］張哲山，姚斌，陸如升，等.五軸數(shù)控工具磨床的虛擬加工仿真技術(shù)研究［J］.工具技術(shù)，2011，45（3）：46 －49.

［2］劉溫然.2MK7125型數(shù)控可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床［J］.精密制造與自動化，1995（3）：72－73.

［3］徐滔滔，趙廣木，徐海崢，等.可轉(zhuǎn)位刀片周邊磨床數(shù)控系統(tǒng)［J］.新技術(shù)新工藝，1996（2）：2－4.

［4］陜西漢江機(jī)床有限公司.機(jī)床數(shù)控刀片磨床［J］.技術(shù)與市場，2010，17（8）：189.

［5］路躍賓.三菱 E68數(shù)控系統(tǒng)在軸承磨床中的應(yīng)用［J］.軸承，2008（9）：18－20.

［6］西班牙 FAGOR CNC 8070 安裝手冊 REF.0509［Z］.

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Realization of grinding wheel swing grinding based on FAGOR 8070 system

FU Xiaoyan①，ZHANG Guohai②，QU Dan①，YAO Boshi①
（①Hanjiang Thread Grinding Machines Research Institute，Hanjiang Machine Tool Co.，Ltd.，Hanzhong 723003，CHN;②School of Mechanical Engineering，Shaanxi Institute of Science and Engineering，Hanzhong 723003，CHN）

The FAGOR CNC 8070 NC system was used for swing grinding control of 2MZK7150 automatic index able blade peripheral grinder，and the swing grinding method was described in the four aspects：swing grinding process flow，CNC parameter，PLC program，NC programming.The practice indicates that the system is simple，and it is a reliable way to realize swing grinding function.Furthermore it can improve the grinding blade periphery of the surface roughness and straightness.Compared with the traditional implementation methods of swing grinding function，this method greatly improves the blade grinder flexible，simplify the mechanical structure of the machine tool，and it has the advantages of simple programming，high precision，parameter adjustment is simple and convenient，stable and reliable operation etc，so it has good practical value.

Blade Grinder;Circumferentially Grinding;Swing Grinding;FAGOR CNC 8070;PLC

TH161+.22

A

*“高檔數(shù)控機(jī)床與基礎(chǔ)制造裝備”國家重大科技專項—五軸聯(lián)動高速、精密可轉(zhuǎn)位刀片周邊和雙端面刃磨數(shù)控工具磨床（2010ZX04001－162）

付曉燕，女，1971年生，工程師，主要從事精密機(jī)床數(shù)控技術(shù)應(yīng)用研究。

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2012－07－09）

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